CN102313846A - 一种用于数据卡sar预测的模型 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于数据卡SAR预测的模型，包括人体组织测试池和测试盒，所述测试池中心与待测数据卡中心对齐，所述测试池中心与待测数据卡两者相距的最短距离不超过5mm，所述人体组织测试池外层由测试盒包裹。本发明有效解决IEC制定的人体组织测试池的尺寸过大，仿真设计时间过长，计算资源大量浪费的问题；通过优化组织液测试池的参数设置，研究SAR值的相应变化，对比SAR值的实测值，缩短SAR值的预测时间。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于数据卡SAR预测的模型，具体涉及一种用于手提电脑的数据卡SAR预测的人体组织测试池模型。
背景技术
随着计算机与无线通信技术的发展，人们对于无线上网的需求相应提高。笔记本设备与蜂窝无线上网卡（简称数据卡）等无线通信设备的结合，可以很好地解决无线上网问题。而数据卡作为电子设备的一种，在工作时会产生电磁辐射。人体吸收过量的电磁能，会对健康造成危害。生物电磁学中用SAR来表征电磁辐射对生物体的影响。SAR（Specific Absorption Rate）即电磁波比吸收率，定义为单位质量的人体组织所吸收或消耗的电磁功率。 目前，SAR值已经成为衡量电子产品对人体危害程度的一个重要指标。行业相继制定了SAR参数的系列标准。例如，IEC（国际电工委员会）制定了SAR测试标准（IEC 62209-2 Ed.1），IEEE正制定SAR的仿真标准（IEEE P528.3/D3.0），以规范行业，保护产品的使用者。
根据上述标准，在对SAR值进行实测时，必须保证设备和数据卡处于正常工作状态，用探针测试和仿真得到近场测试容器中各个测试点的电场值，然后根据公式 计算得到SAR值。SAR值的实测需要耗费大量的人力物力，为了节约资源，缩短设计周期，大多采用仿真计算法预测天线SAR值。
然而，仿真计算需要消耗大量的计算资源，需要等待较长的时间。特别是人体组织测试池的模型，仿真时占用大量的网格数，耗时而低效。
为解决这一问题，大幅提高仿真效率，缩短天线设计周期，过去已有一些改进模型的尝试。例如，实用新型专利 “一种用于数据卡天线SAR测试的新型测试装置” 中提到减小测试池高度来简化模型，但其节省的资源仍十分有限。IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES第48卷中发表的用PML吸收边界简化用于手机仿真的人头模型Use of PML Absorbing Layers for the Truncation of the Head Model in Cellular Telephone Simulations，一文，简化了用于手机仿真的人头模型，但没有涉及用于数据卡天线仿真的人体组织测试池模型。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明提供一种用于数据卡SAR预测的模型，用于预测手提电脑的数据卡低SAR值天线，可以为小型移动设备数据卡天线的SAR特性研究和认证提供仿真模型，可在不牺牲仿真计算精度的前提下，显著提高效率，缩短SAR值的预测时间。
为实现上述目的，本发明的具体方案为：
本发明提供一种用于数据卡SAR预测的模型，包括人体组织测试池和测试盒，所述人体组织测试池和测试盒通过增加完全匹配吸收面，大幅提高计算效率，所述测试池中心与待测数据卡中心对齐，所述测试池中心与待测数据卡两者相距的最短距离不超过5mm，为增加模型与实测情况的一致程度，所述人体组织测试池外层由测试盒包裹。
所述人体组织测试池为有耗介质材料，相对介电常数=38.24，电导率=1.424S/m，密度=1000kg/m3。
所述测试盒的相对介电常数=3.70，密度=1000kg/m3，厚度为2mm，呈无盖盒状，包裹在测试池外。
所述测试盒无盖的一面添加一层完全匹配吸收层，与测试池和测试盒紧密接触。
本发明的有益效果：有效解决IEC制定的人体组织测试池的尺寸过大，仿真设计时间过长，计算资源大量浪费的问题；通过优化组织液测试池的参数设置，研究SAR值的相应变化，对比SAR值的实测值，缩短SAR值的预测时间。
附图说明
图1为标准的人体组织测试池模型；
其中：a测试盒，b 测试池；
图2为高效的人体组织测试池模型；
其中：a测试盒，b 测试池；
图3为联合模型示意图；
其中：a标准人体组织测试池，b 高效人体组织测试池；
图4为天线一水平面SAR分布对比图；
其中：a高效模型，b 标准模型；
图5为天线一垂直面SAR分布对比图；
其中：a高效模型，b 标准模型；
图6为天线二水平面SAR分布对比图；
其中：a高效模型，b 标准模型；
图7为天线二垂直面SAR分布对比图；
其中：a高效模型，b 标准模型；
图8为天线三水平面SAR分布对比图；
其中：a高效模型，b 标准模型；
图9为天线三垂直面SAR分布对比图；
其中：a高效模型，b 标准模型；
图10为标准模型，高效模型和实测的SAR值对比图表；
图11为天线一S参数对比图；
图12为天线二S参数对比图；
图13为天线三S参数对比图；
图14为三款天线网格数量对比图。
具体实施方式
为了使本发明的技术手段、创作特征与达成目的易于明白理解，以下结合具体实施例进一步阐述本发明
如图1所示，为标准的人体组织测试池模型，即取IEC 62209-2 Ed.1制定的人体组织测试池模型（即220 mm×160 mm×150 mm）。
如图2所示，为本发明涉及的高效的人体组织测试池模型。高效模型与标准模型的区别主要有两个：第一，高效模型的测试池尺寸较标准模型大幅度减小，可以显著节约计算资源；第二，高效模的测试池在测试盒的开口面使用了完全匹配吸收边界，确保模型的正确性。两模型的对比如图3所示。
本实例中，所述的标准人体组织测试池尺寸为220 mm×160 mm×150 mm，即X=220mm， Y=160mm，h=150 mm。所述的高效人体组织测试池尺寸为220mm×160mm×40mm，即X=220mm， Y=160mm，h= 40 mm。人体组织测试池为有耗介质材料，相对介电常数=38.24，电导率=1.424S/m，密度=1000kg/m3，测试池中心与待测数据卡中心对齐，两者相距的最短距离不超过5mm。为增加模型与实测情况的一致程度，人体组织测试池外层由测试盒包裹，测试盒相对介电常数=3.70，密度=1000kg/m3，呈无盖盒状，厚度为2mm，包裹在测试池外。在测试盒无盖的一面添加了一层完全匹配吸收层，与测试池和测试盒紧密接触。
图4-图10分别显示了数据卡一，数据卡二和数据卡三运用两种模型时的SAR值预测情况。通过对比，可见使用高效的模型，SAR预测的垂直和水平分布变化均非常细微，可以忽略不计。
如图11所示，为使用标准模型与高效模型预测所得的SAR值与实测值的对比，由图表可见，高效模型与标准模型的差异最多不超过1.8%，与实测值的误差不超过15%，均在可接受的范围之内。
图12-图14显示了三款数据卡天线使用两种不同模型计算所得的S参数，由图可见，人体组织测试池的模型对于S参数的预测几乎没有影响。高效模型也可用于预测有人体组织存在时的数据卡天线回波损耗情况。
根据两种模型的网格剖分情况，使用高效的模型，可显著减小网格数量，减小的幅度不小于32.5％，在仿真过程中可节约一半的计算时间。
综上，取IEC 62209-2 Ed.1制定的人体组织测试池模型（即220 mm×160 mm×150 mm）作为参考，本发明所涉及的高效模型与参考模型相比，大幅度减小测试池的厚度，并在测试池底面增加一层完全匹配吸收层。采用三款数据卡进行验证，标准长方体测试池和改进后测试池模型的SAR结果比较显示，当改进模型的测试池厚度为40mm并添加完全匹配吸收层时，误差均在1.8 %之内，计算时间可大幅度缩短。可见，本发明对数据卡SAR值的预测模型进行了有效简化，在保证准确度的情况下大幅缩短了SAR值预测的时间，从而提高设计仿真的效率。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (5)
1.一种用于数据卡SAR预测的模型,其特征在于：其包括人体组织测试池和测试盒，所述测试池中心与待测数据卡中心对齐，所述测试池中心与待测数据卡两者相距的最短距离不超过5mm，所述人体组织测试池外层由测试盒包裹。
2.根据权利要求1所述的一种用于数据卡SAR预测的模型,其特征在于：所述人体组织测试池为有耗介质材料，相对介电常数=38.24，电导率=1.424S/m，密度=1000kg/m3。
3.根据权利要求1所述的一种用于数据卡SAR预测的模型,其特征在于：所述测试盒的相对介电常数=3.70，密度=1000kg/m3，厚度为2mm。
4.根据权利要求1所述的一种用于数据卡SAR预测的模型,其特征在于：所述测试盒呈无盖盒状。
5.根据权利要求1所述的一种用于数据卡SAR预测的模型,其特征在于：所述测试盒无盖的一面设有一层完全匹配吸收层，与测试池和测试盒紧密接触。
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Applications Claiming Priority (1)
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